Nghiên cứu nhận dạng phân tử một số nguồn gen vải địa phương bằng chỉ thị ScoT

Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 4(77)/2017<br /> <br /> NGHIÊN CỨU NHẬN DẠNG PHÂN TỬ<br /> MỘT SỐ NGUỒN GEN VẢI ĐỊA PHƯƠNG BẰNG CHỈ THỊ ScoT<br /> Nguyễn Thị Ngọc Lan1, Nguyễn Thị Lan Hoa2,<br /> Nguyễn Thị Thanh Thủy3<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Nghiên cứu thiết lập tiêu bản ADN của tập đoàn 14 giống vải đia phương, 46 chỉ thị ScoT đã được lựa chọn cho<br /> nghiên cứu đa hình giữa các mẫu giống vải. Hai mươi hai trên tổng số 46 chỉ thị ScoT cho alen đa hình giữa các<br /> giống nghiên cứu, với tổng cộng 178 alen đã được thu nhận, nội dung thông tin đa hình (PIC) trong khoảng 0,2149<br /> đến 0,3750; hệ số đa dạng về gen (gen diversity) dao động trong khoảng 0,1327 đến 0,5000 và các mẫu giống trong<br /> nghiên cứu được phân thành 2 nhóm chính. Trong các tiêu bản chỉ thị ScoT thu được, 9 tiêu bản khuếch đại được<br /> 12 alen hiếm giúp nhận dạng được 8 nguồn gen vải khác nhau. Các kết quả thu được có ý nghĩa trong công tác nhận<br /> dạng mẫu giống phục vụ công tác bảo tồn cũng như chọn tạo giống vải ở Việt Nam.<br /> Từ khóa: Cây vải, tiêu bản ADN, chỉ thị ScoT, đa dạng di truyền<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ phòng thí nghiệm khác nhau trên thế giới, đối với<br /> Cây vải có tên khoa học là Litchi chinensis nhiều loại cây trồng khác nhau như lúa (Collard and<br /> Sonn, thuộc học bồ hòn Sapindaceae, bộ bồ hòn Mackill, 2009), lạc (Xiong et al., 2010), nhãn (Chen<br /> Sapindales. Với hơn 1600 loài, vải là cây trồng nhiệt et al., 2010), bưởi (Han et al., 2011), nho (Zhang<br /> đới và á nhiệt đới trên 20 quốc gia có giá trị kinh tế et al., 2011), hoa mẫu đơn (Hou et al., 2011), hồng<br /> cao. Hiện nay, Việt Nam đứng thứ 3 về sản lượng (Deng et al., 2012)… Trong nghiên cứu này đã sử<br /> xuất khẩu vải trên thế giới, sau Trung Quốc và Ấn dụng chỉ thị phân tử ScoT để nghiên cứu lập tiêu<br /> Độ (AgroData, 2014). bản ADN cho một số nguồn gen vải Việt Nam.<br /> Theo phương pháp truyền thống việc phân biệt<br /> II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> các giống dựa vào các tính trạng nông học như đặc<br /> tính quả, mùa thu hoạch… (Batten, 1984), nhưng 2.1. Vật liệu<br /> những tính trạng này thường bị giới hạn bởi ảnh - Nguồn gen: 14 giống vải được lưu giữ tại Viện<br /> hưởng của môi trường, hơn nữa thường rất khó để Nghiên cứu Rau Quả và Viện KHKT Nông Lâm<br /> phân biệt giữa các giống có quan hệ gần gũi. Những nghiệp miền núi phía Bắc.<br /> hạn chế này có thể được khắc phục bằng cách sử - Chỉ thị: 46 chỉ thị ScoT (Collard and Mackill<br /> dụng các chỉ thị phân tử lập tiêu bản ADN để so 2009; Wu, Li et al., 2013) là thế hệ chỉ thị mới<br /> sánh các giống với nhau. dựa trên vùng trình tự bảo thủ ngắn gồm 18-20<br /> Một thế hệ chỉ thị mới được phát triển đó là chỉ nucleotid nằm xung quanh codon bắt đầu dịch mã<br /> thị ScoT dựa trên vùng trình tự bảo thủ ngắn nằm ATG của gen cũng được sử dụng trong nghiên cứu<br /> xung quanh codon bắt đầu dịch mã ATG của gen nhằm đánh giá đa dạng di truyền và xây dựng tiêu<br /> (Collard, Mackill, 2009; Wu, 2013…). Thế hệ chỉ thị bản ADN của 14 giống vải bản địa.<br /> mới này đã được phát triển khá rộng rãi tại nhiều<br /> <br /> Bảng 1. Danh sách 14 giống vải bản địa trong nghiên cứu<br /> Tên giống Ký hiệu Mã NHG* Tên giống Ký hiệu Mã NHG*<br /> Sớm Hùng Long L1 ML 1.104 Yên Hưng chín sớm L8 ML 1.98 <br /> Thiều Thanh Hà L2 ML 1.89 Yên Phú L9 ML 1.99 <br /> Thạch Bình L3 ML 1.91 U hồng lá vặn L10 ML 2.0 <br /> Phú Động Chua chín sớm L4 ML 1.93 Nguyên Hồng L11 ML 1.122<br /> Lục Ngạn 2 chính vụ L5 ML 1.96  Xuân Đỉnh L12 ML 1.95<br /> Lục Ngạn 1 chín sớm L6 ML 1.97  Hoài Chi L13 ML 1.116<br /> Bình Khê chín sớm L7 ML 1.121 Thiều Khải xuân L14 ML 1.94<br /> Ghi chú: * NHG: Ngân hàng gen Việt Nam (GBVN)<br /> 1<br /> Viện Di truyền Nông nghiệp; 2 Trung tâm Tài nguyên thực vật<br /> 3<br /> Bộ Nông nghiệp và PTNT<br /> <br /> 14<br />  Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 4(77)/2017<br /> <br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu Bảng 2. Tổng số alen xuất hiện trong từng chỉ thị ScoT<br /> ADN lá non của các giống vải được tách chiết và Mẫu Mẫu<br /> Số Số<br /> tinh sạch theo phương pháp CTAB (Doyle, 1987). Chỉ thị có alen Chỉ thị có alen<br /> alen alen<br /> Phản ứng PCR với mồi ScoT được thực hiện với hiếm hiếm<br /> thành phần:10x buffer, 25mM dNTPs, 10µM mồi, ScoT2 7 L4 ScoT21 6<br /> 0,5unit Taq và 25ng ADN tổng số; thể tích phản ứng ScoT6 4 ScoT23 5<br /> PCR là 20µl; ở điều kiện nhiệt: biến tính ở 94oC trong<br /> 4 phút, 1 chu trình: 94oC trong 1 phút, 38oC trong 1 ScoT7 7 ScoT24 9 L2<br /> phút, 72oC trong 2 phút, 10 chu trình; 50oC trong 1 ScoT9 5 ScoT27 8 L5<br /> phút, 72oC trong 2 phút, 25 chu trình; tổng hợp tiếp ScoT11 7 ScoT28 7<br /> ở 72oC trong 10 phút, bảo quản tại 16oC. Sản phẩm<br /> ScoT12 9 L1 ScoT33 12 L9<br /> PCR được điện di trên gel agarose 1,5% trong đệm<br /> TBE, nhuộm bằng EtBr và được soi dưới đèn UV. ScoT13 7 ScoT34 14 L6, L13<br /> Xử lý số liệu: số liệu phân tích ScoT bằng phần ScoT14 4 ScoT35 8<br /> mềm Power Marker v3.25 (Liu & Muse, 2005), sơ ScoT15 7 ScoT38 11 L14<br /> đồ hình cây biểu diễn quan hệ di truyền giữa các ScoT17 12 L9, L14 ScoT39 8 L1<br /> mẫu giống nghiên cứu được xây dựng dựa trên<br /> tương đồng di truyền (Nei 1972), theo phương pháp ScoT20 9 ScoT40 12<br /> UPGMA.<br /> Trong tổng số 178 alen thu được từ 22 locut,<br /> III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN nhận thấy tại locut ScoT2, ScoT12, ScoT17, ScoT24,<br /> Trên tổng số 46 chỉ thị được sử dụng, 22 chỉ thị ScoT27, ScoT33, ScoT34, ScoT38, ScoT39 xuất hiện<br /> cho đa hình ở các mẫu giống. Tổng số 178 alen đã các alen khác biệt giúp nhận dạng lần lượt các nguồn<br /> được phát hiện trên tổng số 22 locut, đạt trung bình gen vải sớm Hùng Long, thiều Thanh Hà, Phú Đông<br /> 8,09 alen/locut. Như vậy, với 22 chỉ thị ScoT cho chua chín sớm, Lục Ngạn 2 chính vụ (Hình 1), Lục<br /> đa hình và rõ nét, 22 tiêu bản ADN của bộ 14 mẫu Ngạn 1 chín sớm (Hình 2), Yên Phú (Hình 1), Hoài<br /> giống vải của Việt Nam đối với từng vị trí ScoT đã Chi (Hình 2) và thiều Khải Xuân (Bảng 3).<br /> được thiết lập.<br /> <br /> <br /> <br /> 3000 3000<br /> <br /> <br /> 1500 1500<br /> 1000<br /> 750 1000<br /> <br /> 750<br /> <br /> <br /> Scot33<br /> <br /> Hình 1. Tiêu bản của 14 giống vải bằng chỉ thị ScoT27 và ScoT33<br /> Giống vải Lục Ngạn 2 chính vụ - L5 và giống vải Yên Phú - L9 được nhận dạng<br /> bởi 1 alen hiếm bằng chỉ thị ScoT27 và ScoT 33<br /> <br /> Đặc biệt, có ba nguồn gen vải được nhận biết bởi<br /> 3000<br /> 2 locut ScoT: Vải sớm Hùng Long, Yên Phú và Thiều<br /> Khải xuân (Bảng 3).<br /> 1500 So sánh alen giữa 14 giống vải trong tập đoàn<br /> 1000 nghiên cứu, locut SCoT 34 cho nhiều alen nhất đạt<br /> 750 14 alen, và ScoT6 khuếch đại được ít nhất đạt 4 alen.<br /> Trong đó, ScoT 34 khuếch đại được 2 alen khác biệt<br /> giúp nhận dạng hai nguồn gen Vải Lục Ngạn 1 chín<br /> Hình 2. Tiêu bản của 14 giống vải bằng chỉ thị ScoT34<br /> Giống Vải Lục Ngạn 1 chín sớm - L6 và vải Hoài Chi -<br /> sớm và Vải Hoài Chi. Đặc biệt, hai nguồn gen Vải<br /> L13 được nhận dạng bởi 2 alen hiếm khác nhau Lục Ngạn 1 chín sớm (L6) và Vải Lục Ngạn chính vụ<br /> bằng chỉ thị ScoT34 (L5) được phân biệt rõ ràng về kiểu gen tại 2 locut<br /> <br /> 15<br /> Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 4(77)/2017<br /> <br /> ScoT 34 và ScoT 27. Hai alen khác biệt được khuếch cặp giống biến động từ 0,1113 (Vải Nguyên Hồng/<br /> đại tại locut ScoT 34 và ScoT27 giúp nhận dạng lần Vải Hoài Chi) đến 0,5007 (Vải Thiều Thanh Hà/Phú<br /> lượt nguồn gen Vải Lục Ngạn 1 chín sớm (L6) và Vải Động chua chín sớm). Sơ đồ hình cây giữa các giống<br /> Lục Ngạn 2 chính vụ (L5) (Hình 1, 2). Do chỉ thị nghiên cứu (Hình 3) cho thấy hầu như không có<br /> ScoT chỉ khuếch đại những vị trí xung quanh vùng phân biệt theo nhóm địa lý được xác lập. Tuy nhiên,<br /> trình tự mã hóa của các gen, nên những alen khác những nguồn gen có cùng xuất xứ có quan hệ di<br /> biệt giữa hai locut giữa hai giống vải này có thể có truyền được phân bố rất gần nhau như Vải Lục Ngạn<br /> ý nghĩa trong nghiên cứu kiểu gen về đặc tính chín 1 và 2, với tương đồng di truyền là 0,25. Dựa vào hệ<br /> sớm của nguồn gen Vải Lục Ngạn. số tương đồng di truyền và cây phân loại, 14 giống<br /> vải địa phương nghiên cứu là hoàn toàn khác biệt về<br /> Bảng 3. Các nguồn gen được nhận biết<br /> mặt di truyền.<br /> bởi các alen hiếm tại các locut ScoT<br /> TT Ký hiệu Tên giống Chỉ thị<br /> ScoT12;<br /> 1 L1 Vải sớm Hùng Long<br /> ScoT39<br /> 2 L2 Vải Thiều Thanh Hà ScoT24<br /> Vải Phú Động Chua<br /> 3 L4 ScoT2<br /> chín sớm<br /> 4 L5 Vải Lục Ngạn 2 chính vụ ScoT27<br /> 5 L6 Vải Lục Ngạn 1 chín sớm ScoT34<br /> ScoT17;<br /> 6 L9 Vải Yên Phú<br /> ScoT33<br /> 7 L13 Vải Hoài Chi ScoT34<br /> ScoT17,<br /> 8 L14 Vải Thiều Khải xuân<br /> ScoT38<br /> <br /> Quan hệ di truyền giữa các giống vải được<br /> phân tích UPGMA bằng phần mềm Power Marker Hình 3. Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di<br /> (v.3.25). Các giống vải trong nghiên cứu được chia truyền của 14 giống vải trong nghiên cứu<br /> thành 2 nhóm lớn. Tương đồng di truyền giữa từng<br /> Bảng 4. Thông số đa dạng di truyền của các chỉ thị phân tử trong nghiên cứu<br /> Tần số Tần số<br /> Đa dạng Mức dị Đa dạng Mức dị<br /> Marker alen PIC Marker alen PIC<br /> gen hợp gen hợp<br /> chính chính<br /> ScoT2 0.6429 0.4592 0.0000 0.3538 ScoT21 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149<br /> ScoT6 0.7857 0.3367 0.0000 0.2800 ScoT24 0.9286 0.1327 0.0000 0.1239<br /> ScoT7 0.6429 0.4592 0.0000 0.3538 ScoT27 0.7857 0.3367 0.0000 0.2800<br /> ScoT9 0.5714 0.4898 0.0000 0.3698 ScoT28 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149<br /> ScoT11 0.5714 0.4898 0.0000 0.3698 ScoT33 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149<br /> ScoT12 0.7857 0.3367 0.0000 0.2800 ScoT34 0.7857 0.3367 0.0000 0.2800<br /> ScoT13 0.7143 0.4082 0.0000 0.3249 ScoT35 0.7143 0.4082 0.0000 0.3249<br /> ScoT14 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ScoT38 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149<br /> ScoT15 0.5714 0.4898 0.0000 0.3698 ScoT39 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149<br /> ScoT17 0.8571 0.2449 0.0000 0.2149 ScoT40 0.5000 0.5000 0.0000 0.3750<br /> <br /> IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 14 giống vải địa phương với 178 alen đa hình. Trong<br /> 4.1. Kết luận đó, 9 tiêu bản ScoT cho 12 alen hiếm giúp nhận dạng<br /> Tổng số 22 tiêu bản SCoT đã được thiết lập cho được 8 nguồn gen vải Việt Nam. Các alen hiếm ScoT<br /> <br /> 16<br />